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透明且如鰻魚般柔軟的水下機器人

2018/05/25 @國際

透明且如鰻魚般柔軟的水下機器人

 介電彈性體(Dielectric elastomers,DE)是一種新型材料,只要加上電壓就能使此材料發生形變,具有重量輕、價格低、運動靈活、易於成形和不易疲勞損壞等優點,能夠用來製作柔軟、輕巧的人造翅膀或是軟性機器人。介電彈性體致動器(Dielectric Elastomer Actuator,DEA)則能將電能轉化為機械能,不但產生噪音低,且驅動變化大,適合用於人造肌肉製作。

 美國加利福尼亞大學(University of California)利用DEA做出透明的鰻魚機器人,可有效減少螺旋槳噪音對海洋生物的影響,便於進行水中觀察並降低機器人活動時對生物的傷害。此機器人裝有電線,可施加電壓到周圍海水及人造肌肉內部的水囊中,使得海水帶有負電荷,而機器人內部肌肉則有正電荷。電荷影響導致機器人肌肉彎曲,幫助機器人進行游泳運動;此外,這些電流變化十分微小,不會危害到周圍的水中生物。此鰻魚機器人最大游泳速率達到1.9毫米/秒,弗勞德效率(Froude efficiency)為52%,在可見光中平均透明度為94%,近似於海洋鰻魚(leptocephalus)。

 此研究最大的突破在於使用環境作為機器人設計的一部分,同時也簡化了裝置,而人造肌肉內的腔室也可填充螢光染料,以利於在水中追蹤機器人動態。除了實驗室測試外,此機器人也於斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)的水族館進行測試,未來將持續改進機器人的潛水深度與增強結構穩定性,強化機器人的利用性。

 相關研究發表於<Science Robotics>

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